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Grundlagenforschung

Abwechselnde Verkippung von Linienstrukturen in einem Gitter
Asymmetrien der Nanostrukturen können Resonanzeffekte zur gezielten, drastischen Verbesserung der Messunsicherheit erzeugen.
STEM – modellbasierte quantitative Analyse
STEM – modellbasierte quantitative Analyse
3D-Nanoprobe hergestellt mit FIB-SEM
3D-Nanoprobe hergestellt mit FIB-SEM

All diese Anwendungen erfordern eine erstklassige Grundlagenforschung. Denn um die Nano-Messmethoden zuverlässig anzuwenden, muss man die relevanten messtechnischen Prozesse sehr genau kennen. Dabei helfen Simulationsrechnungen. Mit ihnen versucht man möglichst genau zu beschreiben, wie grundlegende Wechselwirkungen des Messsystems mit den Messobjekten ablaufen – etwa wie zum Messen eingesetzte Lichtteilchen oder Elektronen an den zu messenden Nanostrukturen gestreut werden. Bei Messungen nanoskaliger Objekte mit verschiedenen Mikroskopieverfahren wird darüber hinaus die quantitative, dreidimensionale Bildentstehung und Abbildung berechnet. Bei nicht-abbildenden Messverfahren wie der Scatterometrie, der Ellipsometrie oder der Röntgenkleinwinkelstreuung müssen die gesuchten Strukturgrößen aus den gemessenen Fernfeldern mittels aufwendiger Optimierungsverfahren rekonstruiert werden.

Während man sich makroskopischen Messprozessen in der Regel mit klassischen Modellen annähern kann, verlangen Messprozesse auf atomarer Skala eine quantenmechanische Beschreibung. Der Nanobereich liegt im Übergangsbereich zwischen beiden Regimen. Daher wird in der PTB untersucht, wie die mit abnehmenden Strukturgrößen zunehmenden Quanteneffekte die klassischen Messprozesse beeinträchtigen, wie weit makroskopische Konzepte wie etwa dielektrische Funktionen (optische Materialparameter) noch gültig sind und wie Quanteneffekte für eine verbesserte Metrologie genutzt werden können.